面向“碳、氢、氧、氮”资源化转化与高效利用，开展依托电化学技术的工程基础研究

（1）CO₂电催化转化技术

CO₂电还原反应（CO₂RR）可在常压、近常温条件下将CO₂直接转化为燃料或有用化学品，是借助可再生能源缓解诸多环境问题的关键技术。本课题组主要开展面向CO、气态烃类、甲酸、乙醇等产物的电催化剂设计，探究界面的传质与反应机理；面向规模化转化，开发CO₂RR电化学反应器件、吨级/年CO₂电催化转化的系统与中试样机。

（2）水电解制氢技术

利用可再生能源发电制氢，是当前能实现全周期零碳排放的能源发展策略的关键技术。本课题组面向质子交换膜(PEM)和阴离子交换膜(AEM)水电解技术，主要开展旨在提升系统运行稳定性的反应机理探索、关键材料批量制备工艺研发与模块化系统设计。

（3）氢动力无人机电源系统

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是将燃料中的化学能直接转化为电能的一种电化学反应装置。本课题组针对氢动力无人机电源系统，开展PEMFC膜电极结构设计，轻量化双极板设计以及燃料电池系统设计。针对PEMFC系统面临的水淹、膜干、毒化以及低H₂计量等失效问题，开展基于反应动力学的在线谱学分析以及实验表征与数值模拟工作，为特定PEMFC系统提出有在线诊断方案。

（4）硝酸盐电还原技术

在核工业复杂生产链条中，乏燃料后处理环节产生大量高浓度硝酸盐废液。面向N₂产物的硝酸盐电驱转化技术，凭其高效性、反应条件温和、规模可控等优势，成为当前含硝废液处理的优选方案。本课题组主要开展硝酸盐还原电催化剂设计，探究界面传质与反应机理与活性中心的动态演变规律；面向规模化转化需求，开发硝酸盐电还原反应器件、系统与中试样机。